Apa Itu Polimorfisme?

Di Python, len("hello") mengembalikan 5, len([4, 8, 15]) mengembalikan 3, dan len({"a": 1}) mengembalikan 1. Satu nama fungsi dipakai pada tiga tipe, dan setiap tipe menghitung dengan caranya sendiri: string menghitung karakter, list menghitung item, dictionary menghitung key. Katanya berasal dari bahasa Yunani: poly, banyak, dan morph, bentuk. Satu pemanggilan, banyak bentuk perilaku.

Cara kerja polimorfisme

Kode memanggil method lewat namanya, seperti shape.area(). Saat baris itu dijalankan, bahasa pemrograman melihat objek yang sebenarnya dan mencari area di class milik objek itu sendiri. Pencarian ini disebut dynamic dispatch, dan inilah yang membuat satu baris bisa mengerjakan hal berbeda untuk objek yang berbeda:

import math

class Shape:
    def area(self):
        raise NotImplementedError

class Circle(Shape):
    def __init__(self, r):
        self.r = r
    def area(self):
        return math.pi * self.r ** 2

class Square(Shape):
    def __init__(self, side):
        self.side = side
    def area(self):
        return self.side ** 2

shapes = [Circle(1), Square(3), Circle(2)]
for shape in shapes:
    # One line of code, a different area() for each type
    print(type(shape).__name__, round(shape.area(), 2))

Circle 3.14
Square 9
Circle 12.57

Python mencari method itu di class objeknya lebih dulu, lalu di class-class induknya dengan urutan tetap yang disebut method resolution order. Kalau Square tidak punya area() sendiri, pencarian akan sampai ke Shape.area() dan memunculkan NotImplementedError, tanda bahwa setiap subclass wajib menyediakannya.

Loop itu tidak pernah memeriksa jenis bentuk apa yang dipegangnya. Untuk menambahkan segitiga, kamu menulis class Triangle dengan area()-nya sendiri, dan loop itu tetap berjalan tanpa diubah. Tanpa polimorfisme, loop itu akan butuh cabang if isinstance(...) untuk setiap bentuk, yang harus diedit setiap kali ada bentuk baru.

Jenis-jenis polimorfisme

Saat orang menyebut "polimorfisme" dalam pemrograman berorientasi objek tanpa keterangan lebih lanjut, hampir selalu yang dimaksud adalah baris pertama: subtype polymorphism lewat overriding.

Python punya ketiganya dengan caranya sendiri. Overriding bekerja seperti pada contoh bentuk-bentuk tadi. Operator seperti + adalah polimorfisme ad hoc. Fungsi seperti max() dan sorted() bersifat parametrik pada intinya: keduanya menerima list berisi angka, string, atau tanggal, asalkan item-itemnya bisa dibandingkan, dan type hint seperti list[int] atau sebuah TypeVar bisa menyatakannya secara eksplisit.

Polimorfisme compile time vs runtime di Java

Java punya kedua jenisnya, dan pertanyaan wawancara kerja sering menanyakan perbedaannya:

class Animal { String sound() { return "..."; } }
class Dog extends Animal {
    @Override String sound() { return "Woof"; }
}

Animal pet = new Dog();
pet.sound();          // "Woof": chosen at run time from the object

int add(int a, int b)          { return a + b; }
double add(double a, double b) { return a + b; }
add(2, 3);            // int version, chosen by the compiler
add(2.5, 1.0);        // double version

Variabel pet bertipe Animal, tetapi versi Dog yang berjalan, karena pilihannya bergantung pada objeknya, bukan variabelnya. Kedua method add adalah overloading: compiler memilih salah satunya dari tipe argumen sebelum program berjalan. Interface memberi perilaku runtime yang sama tanpa berbagi kode: class apa pun yang mengimplementasikan Comparable bisa diurutkan oleh Collections.sort. C++ bekerja dengan cara yang sama, dengan satu perbedaan: sebuah method baru mendapat dispatch saat runtime kalau dideklarasikan virtual. Lihat polimorfisme di Java, method overloading, dan virtual function C++.

Polimorfisme di Python: duck typing dan operator

Python tidak mewajibkan class induk bersama. Kalau sebuah objek punya method yang dipanggil kodenya, kode itu berjalan: "kalau berjalan seperti bebek dan bersuara seperti bebek, berarti itu bebek". Operator juga bersifat polimorfis. Menulis a + b memanggil a.__add__(b), jadi class buatanmu sendiri bisa mendukung +, len(), dan print():

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x, self.y = x, y
    def __add__(self, other):          # called for v1 + v2
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    def __len__(self):                 # called for len(v)
        return 2
    def __repr__(self):                # called by print()
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

print(1 + 2, "ab" + "cd", [1] + [2])   # built-in types
print(Vector(1, 2) + Vector(10, 20))    # your own type
print(len("hello"), len([1, 2, 3]), len(Vector(0, 0)))

3 abcd [1, 2]
Vector(11, 22)
5 3 2

Inheritance adalah salah satu cara untuk mendapatkan polimorfisme, bukan syarat. Vector tidak mewarisi apa pun yang istimewa, tetapi len() dan + memperlakukannya seperti tipe bawaan. Dokumentasi inheritance Python menunjukkan jalur lewat subclass.

Kesalahan yang umum

Mengira Python melakukan overloading berdasarkan signature. def kedua dengan nama yang sama diam-diam menggantikan yang pertama:

def greet(name):
    return "Hi " + name

def greet(first, last):          # replaces the first greet
    return "Hi " + first + " " + last

print(greet("Ana", "Silva"))
print(greet("Ana"))

Hi Ana Silva
Traceback (most recent call last):
  ...
TypeError: greet() missing 1 required positional argument: 'last'

Pakai argumen default saja: def greet(first, last="").

Lupa virtual di C++. Tanpa kata kunci itu, memanggil method lewat pointer ke class dasar akan menjalankan versi class dasar, bahkan saat objeknya adalah subclass.

Override yang mengubah artinya. Kalau area() di salah satu subclass mengembalikan keliling, setiap pemanggil yang memercayai area() akan rusak. Sebuah override harus menepati janji yang dibuat induknya; aturan ini dikenal sebagai Liskov substitution principle.

Pemeriksaan tipe di mana-mana. Rangkaian cabang if type(x) == ... biasanya menjadi tanda bahwa setiap tipe seharusnya membawa method-nya sendiri.

Lanjut ke mana

Polimorfisme bekerja bersama enkapsulasi, yang melindungi data setiap objek, dan abstraksi, yang mendefinisikan interface bersama yang diimplementasikan tipe-tipe itu. Latih overriding di dokumentasi class Python, atau coba kursus Java, di mana overloading dan overriding muncul berdampingan.